Зонд для измерения содержания кислорода в биологической ткани и катетер с таким зондом

Авторы патента:


Зонд для измерения содержания кислорода в биологической ткани и катетер с таким зондом
Зонд для измерения содержания кислорода в биологической ткани и катетер с таким зондом
Зонд для измерения содержания кислорода в биологической ткани и катетер с таким зондом
Зонд для измерения содержания кислорода в биологической ткани и катетер с таким зондом
Зонд для измерения содержания кислорода в биологической ткани и катетер с таким зондом
Зонд для измерения содержания кислорода в биологической ткани и катетер с таким зондом
Зонд для измерения содержания кислорода в биологической ткани и катетер с таким зондом
Зонд для измерения содержания кислорода в биологической ткани и катетер с таким зондом

 


Владельцы патента RU 2401058:

РАУМЕДИК АГ (DE)

Группа изобретений относится к медицинской технике. Зонд для измерения содержания кислорода в биологическом материале содержит по меньшей мере одно оптическое волокно, которое проксимально оптически соединено с источником света и со световым сенсором, чувствительный к кислороду краситель. При этом отдаленный участок волокна, включая отдаленный торец вместе с красителем, охвачен кислородопроницаемой, но не пропускающей жидкость мембраной, размещенной с образованием в охваченном пространстве окружающей отдаленный торец вместе с красителем газовой камеры. В одном из вариантов выполнения зонда краситель расположен на отдаленном торце волокна, оптически соединен с ним и выполнен в виде покрытия, нанесенного на отдаленный торец. В другом - краситель нанесен в качестве покрытия на ограничивающую газовую камеру мембрану или по меньшей мере на один участок стенки мембраны. Зонд по любому из вариантов выполнения является составной частью катетера, который, кроме того, включает один температурный сенсор для измерения температуры окружающего катетер биологического материала и один сенсор давления для измерения давления в окружающем катетер биологическом материале. Использование изобретений позволяет снизить чувствительность волокон в месте измерения по отношению к мешающим влияниям окружающей среды и улучшить возможности трактовки результатов измерения. 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 8 ил.

 

Изобретение относится к зонду для измерения содержания кислорода в биологическом материале по определению п.1. Далее, изобретение относится к катетеру с подобным зондом.

Измерение кислорода представляет большой интерес, в особенности в области медицины. При этом особенно большое значение имеет учет в живом организме (in vivo) растворенного, не связанного в гемоглобине кислорода для оценки обеспечения биологического материала, в особенности, тканей. Дальнейшими примерами относительного содержания кислорода исследуемого биологического материала являются жидкости тела, такие как кровь или цереброспинальная жидкость. Решающей величиной при этом является парциальное давление кислорода, который находится в исследованных тканях. Парциальное давление физически растворенного в промежуточной жидкости кислорода соответствует наличию кислорода на клеточном уровне. Учет кислорода в тканях находит применение, в частности, в области кардиоваскулярной медицины, а также как в нейрохирургической, так и в области медицины трансплантологии. При этом для измерения прежде всего используются катетеры, которые включают в себя специфически реагирующие на кислород сенсорные системы или зонды.

Зонд упомянутого выше вида известен из WO 93/05702 А1. Другие зонды, измеряющие параметры кислорода в тканях с помощью оптических волокон, известны из US 5673694, US 5995208, US 5579774, а также из указанных там публикаций. Другой волоконно-оптический кислородный зонд известен из J.I.Peterson и др., Анал. химия. 1984, 56, 62-67. Далее, волоконно-оптические зонды известны из US 4752115 А, US 5142155А, US 4861727 A.

Известная измерительная техника для волоконно-оптического измерения парциального давления физически растворенного, но свободного кислорода представляет собой динамическое кислородное быстрое охлаждение. При этом на отдаленном конце оптического волокна помещается уложенное в матрицу флюоресцентное красящее вещество, например платиновый комплекс. Флюоресцентное красящее вещество через волокна оптически возбуждается в большинстве случаев благодаря индуцированному излучению, которое настроено на полосы поглощения спектра кислорода. Возбужденные таким образом молекулы красителя переходят с временной задержкой, например, в диапазоне между 1 и 60 мкс, при посылке света равных или красносмещенных длин волн в основное состояние. В присутствии кислорода этот переход в основное состояние может осуществляться в виде импульсов также без излучения. В результате этого снижается интенсивность света, отражающегося по волокнам в обратном направлении. Это уменьшение пропорционально свободному кислороду в непосредственном окружении вокруг флюоресцентного красителя. Известные волоконно-оптические сенсоры являются крайне чувствительными относительно рассеянного света и влияющих на интенсивность факторов, таких как микротрещины или изгибы волокон. Эта чувствительность может снижаться, если при помощи Lock-In-Technik (англ. "Методика обнаружения сигналов, более слабых, чем шумы и помехи") измеряется сдвиг фаз света, отраженного от флюоресцентного красителя в обратном направлении по отношению к облучающему свету. При этом используется то обстоятельство, что долгосрочные флюоресцентные состояния статически более чувствительны для не излучающих импульсных процессов динамических кислородных охладителей. Правда, сниженная чувствительность известных волоконно-оптических сенсоров относительно рассеянного света и влияющих на интенсивность факторов имеет место даже тогда, когда измеряется при помощи Lock-In-Technik. К тому же выявляется, что в той же самой тканевой области с известными волоконно-оптическими сенсорами появляются очень разные измеренные значения содержания свободного кислорода, что делает почти невозможной интерпретацию одного единичного измерения.

Задачей настоящего изобретения является дальнейшее усовершенствование зонда указанного выше типа таким образом, чтобы снизить чувствительность волокон в месте измерения по отношению к мешающим влияниям окружающей среды и улучшить интерпретационные возможности результатов измерения.

Согласно данному изобретению эта задача решается зондом с признаками, приведенными в отличительной части п.1.

Согласно изобретению установлено, что создание газовой камеры, окружающей отдаленную часть волокон, с пропускающей кислород и одновременно не пропускающей жидкость мембраной преимущественно увеличивает измерительный объем вокруг красителя. Итак, измерительный объем вокруг красителя больше не только не сокращен на непосредственное окружение материала или тканей вокруг красителя, а расширен на величину внешнего окружения образующей газовую камеру мембраны. Образующееся в газовой камере парциальное давление кислорода является вместе с тем мерой для среднего значения свободного содержания кислорода на внешней поверхности образующей газовую камеру мембраны. Увеличение чувствительного объема ведет таким образом к используемому в медицине выражению о локальном, но не точечном обеспечении кислородом окружающей зонд биологической ткани. В результате этого может быть лучше оценено состояние ткани, чем при чисто точечном измерении, которое возможно при волоконно-оптическом способе существующего уровня техники. Одновременно мембрана защищает отдаленный участок волокна в газовой камере, так что там исключается опасность помехи измерению. Прочность волоконно-оптического сенсора (датчика) по данному изобретению еще больше увеличивается благодаря использованию упомянутого выше Lock-In-Technik. При помощи волоконно-оптического сенсора может измеряться содержание кислорода в тканях, а также и в другом биологическом материале, например в таких жидкостях тела, как кровь или цереброспинальная жидкость. При чувствительном к кислороду красителе речь может идти, например, о платиновом или о рутениевом комплексах. Чувствительный к кислороду краситель наносится в виде сплошного слоя или по меньшей мере отдельными участками вделывается (врабатывается) в стенку мембраны. Расположение красителя должно быть при этом настолько естественным, чтобы по возможности имелся непосредственный оптический путь между молекулами красителя и отдаленным торцем волокна. Поэтому преимущественным образом краситель предусмотрен в виде непосредственного слоя на отдаленном торце волокна. В противоположность полному заполнению красителем объема перед отдаленным торцем волокна расположение красителя по данному изобретению в виде нанесения слоя или врабатывание, вделывание его в стенку мембраны в виде ее составной части имеет преимущество в том, что световое отражение красителя не абсорбируется другими содержащимися в этом объеме молекулами красителя и при этом не теряется.

Единообразная толщина мембраны по п.2 предотвращает смещение по времени сигнала измерения парциального давления, поскольку свободные молекулы кислорода имеют одинаковое время диффузии через мембрану. В результате этого имеет место гомогенная сенсорная характеристика. Единообразная толщина мембраны не означает, что толщина мембраны является одинаково постоянной по всей площади мембраны. Незначительными отклоненими от ее средней толщины, которые практически не влияют на рассматриваемую гомогенную сенсорную характеристику, можно пренебречь. Подобные допустимые отклонения колеблются, к примеру, в диапазоне 200 мкм. Чувствительный к кислороду краситель с длительным флюоресцентным сроком действия может компенсировать мешающие эффекты, возникающие из-за отклонений в толщине мембраны. Поэтому для гомогенной сенсорной характеристики преимущество имеет, например, платиновый комплекс с продолжительностью флюоресцентного действия до 60 мкс.

Газовая камера по п.3 может выполняться с не дорогой в изготовлении мембраной. Если продольная ось газовой камеры проходит параллельно оси волокна и дистанцирована от нее, то газовая камера может быть выполнена с большим связанным свободным объемом, который может служить для размещения других компонентов зонда, в особенности, сенсоров. Если оси совпадают, получается ротационно-симметричная конструкция, которая обладает преимуществом при изготовлении. При совпадающих осях предлагается конфигурация, при которой отдаленный торец волокна с красителем центрированно располагается в газовой камере, так что в отношении свободного кислорода, диффундирующего через мембрану, имеет место продольная симметрия диффузии, что может увеличить качество измерения.

Мембрана по п.4 проста в изготовлении, поскольку мембранная камера может быть выполнена, например, путем укорачивания длинной камеры.

Материалы по п.5 по своим качествам пропускания кислорода и не пропускания жидкости, как выяснилось, хорошо подходят те, которые пригодны для применения в зонде.

Мембрана по п.6 хорошо подходит для окружающих ее тканей, так что предотвращается искажение измерения.

Заполнение воздухом по п.7 препятствует изменению состава газа при размещении зонда до начала его использования. В виде альтернативы до начала эксплуатации зонда можно заполнить камеру газом или смесью газа, который может состоять из молекул такой величины, чтобы они не смогли проникнуть через пропускающую кислород мембрану наружу. Даже в этом случае заполнение газовой камеры для монтажа зонда осуществляется до начала его использования, которое затем не меняется.

Проницаемость водяного пара по пункту 8 из-за повышенной теплоемкости газа в газовой камере благодаря водяному пару, который может туда проникнуть, обеспечивает более быструю адаптацию находящихся в газовой камере сенсоров к окружающей температуре. В результате этого возможно надежное измерение температуры внутри газовой камеры, без длительного ожидания колебательного установления термического равновесия. Поэтому, если придается значение высокой проницаемости водяного пара, то мембрана должна изготавливаться, в частности, из сополимера тетрафторэтилен-гексафторпропилена (FEP). Мембрана из полиэтилена, разумеется, обладает меньшей проницаемостью водяного пара по сравнению с FEP.

Другой задачей является создание катетера, при помощи которого возможно было бы четко выраженное измерение зондом по данному изобретению.

Эта задача согласно данному изобретению решается катетером с приведенными в п.9 признаками.

Температурный сенсор (датчик) позволяет осуществить компенсацию термической зависимости измерения содержания кислорода. Имеющийся сенсор давления преимущественным образом позволяет осуществить дополнительное измерение давления, которое в сочетании с измерением содержания кислорода сообщает ценную специфическую для тканей информацию. Благодаря подобному комплексному измерению, при котором замеряются содержание кислорода и давление, можно, например, проверить, насколько по своей динамике соотносительны друг с другом содержание кислорода и характеристика давления. Итак, может быть определено соотношение давления ткани и парциального давления кислорода. Определение различных физиологических параметров одним единственным катетером снижает риск инфицирования и кровопотери по сравнению с применением многих отдельных катетеров через отдельные катетерные входы. Преимущественно частично металлические острые наконечники катетера позволяют их опознать в изобразительных методиках, например при СТ. Благодаря этому становится возможным целевое расположение катетера в желаемом месте. Это в особенности необходимо для дифференцирования между локальной и глобальной ситуациями при патофизиологических явлениях с пониженным парциальным давлением кислорода, как например, при кровотечениях в местах прокола, опухолях в зоне нахождения катетера или при локальной ишемии. Дальнейшими преимуществами катетера являются такие преимущества, которые уже были упомянуты выше в связи с применением этого зонда.

Температурный сенсор по п.10 обеспечивает хорошую компенсацию температурной зависимости волоконно-оптического измерения содержания кислорода, так как температура измеряется точно там, где происходит измерение содержания кислорода. Благодаря перманентной корректировке измерения содержания кислорода значения измерения остаются надежными даже при гипо- и гипертермии.

Острый конец катетера по п.11 обеспечивает сокращение числа отдельных деталей катетера.

Примеры осуществления изобретения подробнее разъясняются ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показаны:

на Фиг.1 - схематическое изображение зонда для измерения содержания кислорода в биологических тканях, продольный разрез;

на Фиг.2 - зонд, изображенный на фиг.1, у которого отдаленный участок оптического волокна продвинут дальше в образованную мембраной газовую камеру;

на Фиг.3 - разрез по линии III-III на фиг.2;

на Фиг.4 - разрез, подобный изображенному на фиг.3, другого варианта исполнения зонда;

на Фиг.5 - катетер с другой формой исполнения зонда для измерения содержания кислорода в биологических тканях, продольный разрез;

на Фиг.6 - схематический разрез по линии VI-VI фиг.5;

на Фиг.7 - следующая форма исполнения катетера, разрез, подобный изображенному на фиг.5;

на Фиг.8 - катетер, вид спереди по стрелке VIII на фиг.7.

Фиг.1-3 раскрывают первую форму исполнения зонда для измерения содержания кислорода в биологических тканях. Зонд 1 может быть составной частью катетера, например, такого вида, который изображен на фиг.5. Зонд 1 включает оптическое волокно 2. Ближний (проксимальный) конец 3, который обращен в сторону, противоположную измеряемым биологическим тканям, может быть оптически соединен с одной стороны с источником света, а с другой стороны - со световым сенсором. При упоминании об оптическом волокне 2 речь может идти об одном единственном волокне или о пучке волокон.

На отдаленном (дистальном) торце 4 оптического волокна 2, который обращен к измеряемым биологическим тканям, расположен чувствительный к кислороду краситель 5. Краситель 5 оптически соединен с дистальным торцем 4 оптического волокна 2. На дистальный торец 4 нанесены слои красителя 5. Отдаленный (дистальный) участок волокна 6, включая дистальный торец 4 вместе с красителем 5, окружен пропускающей кислород и не пропускающей жидкость мембраной 7.

Мембрана 7 выполнена из материала, пропускающего водяной пар. Мембрана 7 образует в закрытой зоне газовую камеру 8, которая окружает дистальный торец 4 с красителем 5. Альтернативой нанесению слоев красителя на дистальный торец 4 является нанесение красителя 5 на внутреннюю стенку мембраны 7 по меньшей мере в соответствующих зонах. В качестве таких зон при этом выбираются зоны, к которым, если смотреть со стороны детального торца 4, будет проходить прямой оптический путь от дистального торца 4. При другом варианте осуществления изобретения возможно заделать, т.е. вработать краситель 5 непосредственно в стенку мембраны 7.

Мембрана 7 имеет одинаковую толщину в том месте, где она образует газовую камеру 8. Допустимое отклонение толщины мембраны от заданного значения зависит от желаемой динамики измерения парциального давления кислорода. Для измерения в тканях головного мозга, к примеру, обнаружилось допустимое отклонение в 200 мкм. У зонда согласно фиг.1-3 газовая камера имеет форму цилиндра. Продольная ось газовой камеры 9 совпадает с осью волокна 10 по меньшей мере в отдаленном участке волокна 6.

Мембрана 7 согласно фиг.1-3 выполнена из силиконового каучука. В виде альтернативы мембрана 7 может быть выполнена также из материалов, таких как полиэтилен (РЕ), тефлон (PTFE), сополимер тетрафторэтилен-гексафторпропилен (FEP). Мембрана 7 обладает такой эластичностью, что она может деформироваться под влиянием давления находящегося в газовой камере 8 газа. Итак, конфигурация газовой камеры 8 может приспосабливаться к давлению находящегося в ней газа в зависимости от внешнего давления.

В зависимости от применения зонд 1 может иметь различные относительные положения волокна 2 относительно мембраны 7. В положении, показанном на фиг.1, волокно 2 лишь только коротким участком вставлено в газовую камеру 8, так что окруженный мембраной 7 отдаленный участок волокна 6 по сравнению с длиной газовой камеры 8 является коротким. В положении, изображенном на фиг.2, волокно 2 дальше продвинуто в газовую камеру 8, так что отдаленный участок волокна 6 имеет длину, почти равную половине газовой камеры 8. В положении, изображенном на фиг.2, отдаленный, т.е. дистальный торец 4 с красителем 5, расположен симметрично в центре газовой камеры 8, так что свободным кислородом, который диффундирует через мембрану 7, создается продольная симметрия диффузии.

Зонд 1 эксплуатируется следующим образом.

Прежде всего зонд 1, в нашем случае вместе с катетером, в который он вмонтирован, вводится in vivo в место измерения пациента. Газовая камера 8 до начала применения зонда 1 заполнена воздухом. Как источник света, так и световой сенсор присоединены к волокну 2 в ближнем (проксимальном) месте. Мембрана 7 располагается снаружи от биологической ткани пациента. Разумеется, это означает, что не связанный с гемоглобином кислород сможет извне проникнуть в мембрану 7, то есть попасть в газовую камеру 8. Поскольку газовая камера 8 закрыта снаружи герметично от проникновения жидкости, то ни жидкость, ни ткань в газовую камеру 8 проникнуть не смогут.

Краситель 5 таким образом подобран к длине волн присоединенного источника света, что в результате вошедший в краситель 5 свет, который под влиянием имеющихся в газовой камере молекул кислорода отражается красителем 5 назад в оптическое волокно 2, по своему замеряемому световым сенсором количеству зависит от концентрации свободного кислорода в газовой камере 8. Благодаря одинаковой, единообразной толщине мембраны 7, образующей газовую камеру 8, соответственно гарантируется единообразное, т.е. одинаковое время проникновения свободного кислорода от окружающей мембрану 7 биологической ткани в газовую камеру 8. Поэтому не могут возникнуть погрешности измерения из-за различного времени проникновения. В виде содействия световому сенсору замеряется количество света, отраженного от красителя 5 в волокно 2, как ответ на свет, поступающий от источника света в волокно 2. Это отраженное количество света является мерой содержания кислорода в газовой камере 8 и вместе с тем мерой находящегося в биологической ткани, окружающей мембрану 7, несвязанного с гемоглобином, то есть свободного кислорода. В виде альтернативы можно замерять сдвиг по фазе отраженного света в зависимости от фазы входящего света, например, при помощи Lock-In-Technik. Поскольку длительные состояния красителя 5 статически более восприимчивы для кислородоиндуцированного, без лучевого перехода в основное состояние через импульсный процесс, то сдвигается средняя продолжительность существования флюоресцентных состояний, которые вносят свой вклад в отраженный назад свет, что снова ведет к замеряемому сдвигу фаз относительно облучающего входного сигнала, который может использоваться как Lock-In-рекомендация.

В примере исполнения по фиг.1-3 мембрана 7 выполнена монолитной. Материал мембраны 7 герметизирован в зоне вхождения волокна в газовую камеру 8 относительно оптического волокна 2.

Как вариант исполнения зонда 1, который описывается ниже, ради упрощения, также со ссылкой на фиг.1-3, мембрану 7 окружает мембранная камера 11, которая образует наружную стенку цилиндрической газовой камеры 8. Торцевой, удаленный от волокна 2 конец мембранной камеры 11 имеет герметичную крышку 12. Герметичная крышка 12 может быть выполнена из того же материала, что и мембранная камера 11. Как альтернатива возможно также герметичную крышку 12 изготовить из другого, чем мембранная камера 11, в частности, из полностью не пропускающего жидкость материала, так как достаточно, если мембранная камера 11 будет пропускать кислород. На обращенной к волокну 2 стороне мембранная камера 11 герметично уплотнена относительно волокна 2 при помощи уплотнительного кольца 13, которое может быть из того же материала, что и герметичная крышка 12.

Исполнение зонда 1, изображенное на фиг.4, отличается от его исполнения по фиг.1-3 только тем, что у зонда по фиг.4 продольная ось 9 не совпадает с осью волокна 10 в газовой камере 8, а проходит параллельно ей. В результате этого газовая камера 8, в случае исполнения согласно фиг.4, имеет больший взаимозависимый свободный объем, в котором могут размещаться другие компоненты, например, другие сенсоры.

На Фиг.5 и 6 показан катетер 14 с другим исполнением зонда 1. Катетер 14 ниже описывается только по тем компонентам, которые отличаются от уже описанных выше, в отношении исполнения по фиг.1-4. Компоненты, которые соответствуют тем, которые уже были описаны со ссылкой на фиг.1-4, имеют такие же цифровые обозначения и описываются только в отношении того, в чем они по своей конструкции и функции отличаются от компонентов по фиг.1-4.

Катетер 14 содержит корпус 15. Последний выполнен в представленном примере из титана, но может выполняться также и из другого материала. Корпус 15 монолитен и по своей структуре включает отдаленный участок корпуса 16, средний участок 17 и ближний участок корпуса 18. Отдаленный конец отдаленного участка 16 закрыт не вызывающим травмирование катетерным наконечником 19. Катетерный наконечник 19 по окружности отдаленного участка 16 переходит в мембранную камеру 11 мембраны 7.

Катетерный наконечник 19 представляет собой уплотнительную крышку мембраны 7. Отдаленный, выполненный по окружности концевой участок 20 мембраны 7 надвинут на круглый уступ 21 средней части корпуса 17. Внешний диаметр круглого уступа 21 немного больше, чем внутренний диаметр мембранной камеры 11.

Между мембранной камерой 11 и отдаленным участком корпуса 16 находится кольцевая камера 22, которая является частью газовой камеры 8, она через отверстия 23 соединена с цилиндрическим внутренним пространством в отдаленном участке корпуса 16, который также является частью газовой камеры 8. В это внутреннее пространство вставлен отдаленный участок 6 оптического волокна 2 с красителем 5. Далее волокно 2 проходит прежде всего через герметичный корпус 24, который вмонтирован в средний участок корпуса 17 и может быть изготовлен, например, из силиконового каучука. Дальнейший путь волокна 2 проходит через цилиндрическое внутреннее пространство ближнего участка корпуса 18 и через катетерную камеру 25, которая надвинута на круглый уступ 26, образованный на ближнем участке корпуса 18.

Наружная стенка 27 герметичного корпуса 24 расположена в прорези в средней части корпуса 17 и соосна с окружающей ее наружной стенкой среднего участка корпуса 17. В герметичном корпусе 24 установлен сенсор давления 28. По сигнальному проводу 29, который проходит через герметичный корпус 24, ближний участок корпуса 18, а также через катетерную камеру 25, сенсор давления 28 соединен с центральным блоком управления и обработки данных (не показан).

Как и в варианте исполнения по фиг.4, у зонда 1 согласно фиг.5 и 6 продольная ось 9 газовой камеры не совпадает с осью волокна 10, так что в образованном отдаленным участком корпуса внутреннем пространстве имеется достаточно большой взаимосвязанный свободный объем. Там во внутреннем пространстве установлен температурный сенсор 30. Ближний конец температурного сенсора 30 плотно вставлен в герметичный корпус 24. Через сигнальный провод 31 температурный сенсор 30 соединен с центральным блоком управления и обработки данных. Сигнальный провод 31 также проходит через герметичный корпус 24, ближний участок корпуса 18 и катетерную камеру 25.

Функция катетера 14 описывается ниже только в тех местах, где имеется отличие в использовании от зонда 1 по фиг.1-4. После того, как катетер 14 введен в положение измерения у пациента, зондом 1 замеряется содержание кислорода в окружающих катетер 14 биологических тканях, подобно тому, как было осуществлено выше в варианте исполнения по фиг.1-4. Одновременно сенсором давления 28 осуществляется измерение давления, которое через внешнюю стенку 27 поступает от биологической ткани на сенсор давления 28, а также температурным сенсором 30 замеряется температура в газовой камере 8. Замеренные значения по сигнальным линиям передаются на центральный блок управления и обработки данных, к которому также подключены источник света и световой сенсор зонда 1. После установления термического равновесия температура в газовой камере 8, которую измеряет температурный сенсор 30, соответствует температуре биологической ткани, окружающей отдаленный участок корпуса 16 катетера 14. Это выравнивание температуры и создание основы для быстрого измерения температуры осуществляет водяной пар, который проникает через мембранную камеру 11 и поступает в газовую камеру 8. На основании замеренной температурным сенсором 30 температуры может быть рассчитана температурная зависимость парциального давления водяного пара при измерении парциального давления кислорода по оптическому волокну 2.

На Фиг.7 и 8 показан еще один вариант исполнения катетера с зондом для измерения содержания кислорода в биологических тканях. Описанные выше со ссылкой на фигуры 1-6 компоненты имеют те же самые обозначения и дополнительно не поясняются.

Катетер 14 по фиг.7 и 8 отличается от катетера по фиг.5 и 6 в основном конфигурацией мембраны 7 и расположением сенсоров. Наконечник катетера 32 в исполнении по фиг.7 и 8 не выполнен полностью монолитным, как в исполнении по фиг.5 и 6, а имеет выемку 33, которая является частью газовой камеры 8. Выемка 33 закрывается торцевым участком мембраны 34, выполненным из того же материала и имеющим такую же толщину, что и мембранная камера 11. Мембранный участок 34 по краям безшовно переходит в его окружающие участки катетерного наконечника 32, так что мембранный участок 34 вместе с его окружающими участками образует атравматический катетерный наконечник. Мембранный участок 34 в торцевом изображении на фиг.8 показан в виде параллельных штриховых линий. Оптическое волокно 2 с красителем 5 в исполнении по фиг.7 и 8 вставлено до выемки 33 катетерного наконечника 32.

В исполнении по фиг.7 и 8 продольная ось 9 газовой камеры также не совпадает с осью волокна 10, а отдалена от нее и параллельна с ней.

Температурный сенсор 30 согласно исполнению по фиг.7 и 8 расположен не в газовой камере 8, а в ближнем участке корпуса 18.

Функция катетера 14, изображенного на фиг.7 и 8, соответствует функции катетера, изображенного на фиг.5 и 6. У катетера 14 по фиг.7 и 8 температура измеряется в зоне ближнего участка корпуса 18, так что правильный учет температурной зависимости парциального давления водяного пара служит предпосылкой тому, что температура биологической ткани в зоне ближнего участка корпуса 18 совпадает с температурой в зоне отдаленного участка корпуса 16.

В качестве красителя 5 могут быть использованы платиновые или рутениевые комплексы. Типичная продолжительность флуоресценции платиновых комплексов составляет 60 мкс при 0% насыщенности воздуха и 20 мкс при 100% насыщенности воздуха.

Типичная продолжительность службы флуоресценция рутениевых комплексов равна порядка 6 мкс при 0% насыщенности воздуха и около 4 мкс при 100% насыщенности воздуха.

1. Зонд (1) для измерения содержания кислорода в биологическом материале, содержащий
по меньшей мере одно оптическое волокно (2), которое проксимально оптически соединено с источником света и со световым сенсором,
чувствительный к кислороду краситель (5), который расположен на дистальном торце (4) волокна (2) и оптически соединен с ним, отличающийся тем, что отдаленный участок волокна (6), включая отдаленный торец (4) вместе с красителем (5), охвачен пропускающей кислород и не пропускающей жидкость мембраной (7), создающей в охваченном ею пространстве газовую камеру (8), окружающую отдаленный торец (4) с красителем (5), причем
краситель (5) выполнен в виде покрытия, нанесенного на отдаленный торец (4).

2. Зонд по п.1, отличающийся тем, что толщина мембраны (7) в том месте, где она создает газовую камеру (8), выполнена единообразной.

3. Зонд по п.1, отличающийся тем, что газовая камера (8) по меньшей мере на одном участке имеет форму цилиндра, продольная ось которого (9) параллельна оси волокна (10) на отдаленном участке волокна (6), или совпадает с ней.

4. Зонд по п.1, отличающийся тем, что мембрана (7) включает мембранную камеру (11), концы которой (12, 13) для создания газовой камеры (8) герметично закрыты от протекания жидкости.

5. Зонд по п.1, отличающийся тем, что мембрана (7) выполнена из одного из материалов: силиконового каучука, полиэтилена, политетрафторэтилена или сополимеров тетрафторэтилена и гексафторпропилена.

6. Зонд по п.1, отличающийся тем, что мембрана (7) выполнена настолько эластичной, что она способна деформироваться под воздействием имеющегося в газовой камере (8) давления газа.

7. Зонд по п.1, отличающийся тем, что газовая камера (8) перед началом работы зонда (1) заполнена воздухом.

8. Зонд по п.1, отличающийся тем, что мембрана (7) выполнена проницаемой для водяного пара.

9. Зонд (1) для измерения содержания кислорода в биологическом материале, включающий
по меньшей мере одно оптическое волокно (2), которое проксимально оптически соединено с источником света и со световым сенсором,
чувствительный к кислороду краситель (5),
отличающийся тем, что отдаленный участок волокна (6), включая отдаленный торец (4) вместе с красителем (5), охвачен кислородопроницаемой, но не пропускающей жидкость мембраной (7), размещенной с образованием в охваченном пространстве отдаленный торец (4) с красителем (5) газовой камеры (8), причем краситель (5)
нанесен в качестве покрытия на ограничивающую газовую камеру (8) мембрану (7), или
по меньшей мере на один участок стенки мембраны (7).

10. Катетер (14), включающий
зонд (1) для измерения содержания кислорода в биологическом материале, содержащий
по меньшей мере одно оптическое волокно (2), которое проксимально оптически соединено с источником света и со световым сенсором,
чувствительный к кислороду краситель (5), расположенный на отдаленном торце (4) волокна (2) и оптически соединенный с ним,
причем отдаленный участок волокна (6), включая отдаленный торец (4) вместе с красителем (5), охвачен кислородопроницаемой, но не пропускающей жидкость мембраной (7), размещенный с образованием в охваченном пространстве окружающей отдаленный торец (4) с красителем (5) газовой камеры (8),
при этом краситель (5) нанесен в качестве покрытия на отдаленный торец (4), или
по меньшей мере одно оптическое волокно (2), которое проксимально оптически соединено с источником света и со световым сенсором,
чувствительный к кислороду краситель (5),
причем отдаленный участок волокна (6), включая отдаленный торец (4) вместе с красителем (5), охвачен кислородопроницаемой, но не пропускающей жидкость мембраной (7), размещенной с образованием в охваченном пространстве окружающей отдаленный торец (4) с красителем (5) газовой камеры (8),
при этом краситель (5) нанесен в качестве покрытия на ограничивающую газовую камеру (8) мембрану (7), или
по меньшей мере на один участок стенки мембраны (7),
один температурный сенсор (30) для измерения температуры окружающего катетер биологического материала,
а также преимущественно один сенсор давления (28) для измерения давления в окружающем катетер биологическом материале.

11. Катетер по п.10, отличающийся тем, что температурный сенсор (30) расположен по меньшей мере на отдельных участках газовой камеры (8).

12. Катетер по п.10, отличающийся тем, что мембрана (7) включает мембранную камеру (11), концы которой (12, 13) для создания газовой камеры (8) герметичны закрыты от протекания жидкости, причем наконечник катетера (19, 32) представляет собой дистальное уплотнение мембранной камеры (11) мембраны (7).



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области медицинской техники и представляет собой устройство для калибровки медицинских диагностических спектрофотометрических приборов.

Изобретение относится к области органической химии, а именно к новым краунсодержащим бисстириловым красителям, которые могут быть использованы в составе оптических хемосенсоров на катионы металлов, для мониторинга окружающей среды, в биологических жидкостях и др.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для наблюдения биологических объектов. .

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройству обработки сигналов биологических наблюдений, которое использует сигнал цветного изображения на мониторе в качестве спектрального изображения.

Изобретение относится к устройствам для сканирования результатов диагностики в медицине, ветеринарии, контроле пищевых продуктов, в криминалистике. .

Изобретение относится к медицинской диагностике и может быть использовано для получения флуоресцентных томографических изображений большого разрешения в интересующей области исследуемого объекта.

Изобретение относится к исследованию физических и химических свойств микробосодержащих материалов. .

Изобретение относится к области медицины, в частности к паразитологии, и может быть использовано для диагностики глистных инвазий организма человека. .

Изобретение относится к медицине для выбора восстановительных мероприятий нижних конечностей. .

Изобретение относится к средствам медицинской диагностики. .

Изобретение относится к медицине и может быть использовано для объективизации оценки качества жизни больных после операций на прямой кишке с сохранением анального сфинктера.

Изобретение относится к медицине, а именно к кардиологии, и может быть использовано для прогнозирования течения и исхода острого коронарного синдрома. .

Изобретение относится к медицине и может быть использовано при обследовании тканей и полостей. .

Изобретение относится к биологии и медицине и может быть использовано в биохимии, фармакологии, экспериментальной физиологии и кардиологии. .
Изобретение относится к медицине, а именно к кардиологии, и касается нормализации функциональной реактивности сердечно-сосудистой системы при сочетании артериальной гипертонии со стенокардией I-II функциональных классов.
Изобретение относится к медицине, в частности к психологии, и может быть использовано для оценки агрессивного поведения. .

Изобретение относится к медицине. .

Изобретение относится к области медицины, а именно к неврологии и нейрохирургии
Наверх